CN102694127A - 有机电场发光元件、显示装置和照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施方式涉及一种有机电场发光元件以及使用该有机电场发光元件的显示装置和照明装置。在蓝色发光层采用荧光发光材料，红色绿色发光层采用磷光发光材料的有机电场发光元件中，可获得高发光效率的白色光。根据实施方式，提供一种具有：阳极(12)和阴极(17)、配置在所述阳极(12)和所述阴极(17)之间的、所述阳极(12)侧的红色绿色发光层(14a)和所述阴极(17)侧的蓝色发光层(14c)、以及配置在所述红色绿色发光层(14a)和所述蓝色发光层(14c)之间的间隔层(14b)的有机电场发光元件(10)。

Description

有机电场发光元件、显示装置和照明装置
本申请以日本专利申请2011-065040(申请日：23/03/2011)为基础，要求该日本专利申请的优先权。本申请参考该日本专利申请包括其所有内容。
技术领域
本发明的实施方式涉及有机电场发光元件以及使用该有机电场发光元件的显示装置和照明装置。
背景技术
近年来，用于平面光源等用途的有机电场发光元件(以下，称为有机EL元件)受到关注。有机电场发光元件通过一对电极阴极和阳极夹住由有机材料构成的发光层而构成。对有机电场发光元件施加电压之后，电子从阴极，空穴从阳极分别注入发光层，在发光层电子和空穴再次结合生成激子，该激子辐射去活化时发光。
用于有机EL元件的发光材料中，有荧光发光材料和磷光发光材料。荧光发光材料是所有蓝色、绿色和红色发光材料中，寿命长可靠性高的材料。但是荧光发光材料为仅单态激子发光变换，因此，内部量子效率的最大值限制为25％。另一方面，可进行单态激子和三重态激子两种发光变换的磷光发光材料可有接近100％的内部量子效率。但是，绿色和红色的磷光发光材料虽然可获得可靠性高的材料，但是较难开发可靠性高的蓝色磷光发光材料。
在期待被应用于照明和显示器的背光等的白色有机电场发光元件中，可获得红、绿、蓝三色的光组成的白色光。这样的有机EL元件中，在所有红、绿和蓝色的发光材料中应用磷光发光材料时，可期待上述那样高的发光效率。但是由于采用寿命较短的蓝色磷光发光材料，会导致元件寿命也变短，元件可靠性下降这样的问题。
因此，尝试通过采用相比蓝色磷光发光材料寿命更长的蓝色荧光发光材料作为蓝色发光层，采用磷光发光材料作为红色绿色发光层，来制作寿命较长可靠性较高的白色有机电场发光元件。这种结构的有机EL元件中为了获得白色光，需要在红色绿色发光层和蓝色发光层两层处产生载流子的再接合，并将生成的激子封入发光层。这样，通过元件的构成、使用的材料等各种调整，为获得白色光进行了种种努力，但是实际上，也无法获得完美的白色光。即使获得白色光，若发光效率较低也难以实用。
发明内容
本发明所要解决的问题是，在采用荧光发光材料作为蓝色发光层、磷光发光材料作为红色绿色发光层的有机电场发光元件中，以高发光效率获得白色光。
根据实施方式提供一种有机电场发光元件，其为具有：相互隔离配置的阳极和阴极；隔开所述阳极和所述阴极而配置的、所述阳极侧的红色绿色发光层和所述阴极侧的蓝色发光层；以及配置在所述红色绿色发光层与蓝色发光层之间的、防止能量从所述蓝色发光层向所述红色绿色发光层移动的、由空穴传输性材料构成的间隔层的有机电场发光元件，所述红色绿色发光层包括具有空穴传输性的主材料、红色磷光发光材料和绿色磷光发光材料，所述蓝色发光层包括具有电子传输性的主材料和蓝色荧光发光材料；所述红色磷光发光材料和绿色磷光发光材料的HOMO与所述间隔层中的所述空穴传输性材料的HOMO大致为同样能量等级，所述间隔层中所述空穴传输性材料的HOMO-LUMO间的能隙比所述蓝色荧光发光材料的HOMO-LUMO间的能隙大，所述间隔层的厚度为3～5nm。
根据上述实施方式，在采用荧光发光材料作为蓝色发光层、磷光发光材料作为红色绿色发光层的有机电场发光元件中，可以高发光效率得到白色光。
附图说明
图1为显示实施方式涉及的有机电场发光元件的截面图。
图2为显示第一实施方式涉及的有机电场发光元件的能级图。
图3是显示第二实施方式涉及的有机电场发光元件的能级图。
图4是显示实施方式涉及的显示装置的电路图。
图5是显示实施方式涉及的照明装置的截面图。
图6是显示实施例涉及的有机EL元件的发光波长和发光强度的图。
图7是显示实施例1、比较例1和比较例2涉及的有机EL元件的EL光谱图。
图8是显示实施例涉及的有机EL元件的EL光谱图。
具体实施方式
下面，参考附图对实施方式进行说明。
图1是显示实施方式涉及的有机电场发光元件的截面图。
有机电场发光元件10具有，在基板11上，依次形成阳极12、空穴传输层13、发光层14、电子传输层15、电子注入层16和阴极17的结构。空穴传输层13、电子传输层15和电子注入层16根据需要形成。发光层14具有：位于阳极侧的红色绿色发光层14a、位于阴极侧的蓝色发光层14c、和位于红色绿色发光层14a和蓝色发光层14c之间的间隔层14b。
<第1实施方式>
对于本发明第1实施方式，参考图2进行说明。图2是涉及第1实施方式的有机电场发光元件的能级图。
红色绿色发光层14a为在具有空穴传输性的主材料中掺杂红色磷光发光材料和绿色磷光发光材料的结构。蓝色发光层14c为在具有电子传输性的主材料中掺杂蓝色荧光发光材料的结构。
间隔层14b具有防止从蓝色发光层14c到红色绿色发光层14a的能量移动的效果，其由空穴传输性材料构成。间隔层14b中包含的空穴传输性材料为单一材料，间隔层14b中不包括电子传输性材料。
一旦对有机EL元件施加电压，则空穴从阳极注入，并通过空穴传输层13移动到发光层。注入到红色绿色发光层14a的空穴，通过包含于红色绿色发光层14a的具有空穴传输性的主材料和构成间隔层14b的空穴传输性材料，一直移动到间隔层14b与蓝色发光层14c的界面。在本实施方式中，红色发光材料的HOMO(Highest Occupied MolecularOrbital：最高被占轨道)与构成间隔层14b的空穴传输性材料的HOMO，大致在同样的能量等级。又，绿色发光材料的HOMO和构成间隔层14b的空穴传输性材料的HOMO，也大致在同样的能量等级。因此，空穴顺畅地从红色绿色发光层14a移动到间隔层14b。为了将载流子有效地注入到红色绿色发光材料，红色绿色发光材料的HOMO与间隔层14b的空穴传输性材料的HOMO的能量差最好在±0.3eV范围内。为了更加顺畅地使空穴移动，空穴传输层13中所包含的空穴传输性材料的HOMO也最好与红色发光材料、绿色发光材料和间隔层14b的空穴传输性材料的HOMO相近。
另一方面，电子从阴极注入。注入的电子通过电子传输层15向发光层移动。注入到蓝色发光层14c的电子，通过蓝色发光层14c中包含的具有电子传输性的主材料，行进到蓝色发光层14c与间隔层14b的界面，但由于间隔层14b由空穴传输性材料构成，使得电子在此界面积蓄。但是为了得到全部的红色、绿色和蓝色的发光，红色绿色发光层14a与间隔层14b的界面，以及蓝色发光层14c与间隔层14b的界面需要分别产生激子。因此，需要使蓝色发光层14c与间隔层14b的界面所积蓄的电子通过间隔层14b移动到间隔层14b与红色绿色发光层14a的界面。
在本实施方式中，间隔层14b的膜厚为3～5nm。通过将间隔层14b形成为这样的厚度，蓝色发光层14c与间隔层14b界面所积蓄的电子，能够由于穿隧效应移动到间隔层14b与红色绿色发光层14a的界面。结果，红色绿色发光层14a与间隔层14b的界面，以及蓝色发光层14c与间隔层14b的界面可分别生成激子，从而可获得由红色、绿色和蓝色三色光构成的白色发光。
又，间隔层14b中空穴传输性材料的HOMO-LUMO(Lowest Unoccupied MolecularOrbital：最低被占轨道)间的能隙(以下、称为HOMO-LUMO能隙)，比包含于蓝色发光层14c的蓝色发光材料的HOMO-LUMO间的能隙要大。这里，所谓HOMO-LUMO间的能隙是指某种材料中HOMO与LUMO的能量差。一般来说，红色发光材料和绿色发光材料的HOMO-LUMO能隙比蓝色发光材料的HOMO-LUMO能隙要小，因此，如果没有HOMO-LUMO能隙大的间隔层，能量会从蓝色发光层移动到红色绿色发光层。因此，通过将HOMO-LUMO能隙比蓝色发光材料的HOMO-LUMO能隙大的空穴传输性材料用于间隔层，可以使蓝色发光层的能量被间隔层阻隔，使其不能移动到红色绿色发光层，获得充分的蓝色发光。为了有效地阻隔能量从蓝色发光层朝向红色绿色发光层移动，间隔层的空穴传输性材料的HOMO-LUMO能隙最好为2.7eV以上。
作为构成间隔层14b的空穴传输性材料，可使用，例如，双(N-(1-萘基-N-苯基联苯胺[以下、称为α-NPD]、1，3-双(N-咔唑基)苯[以下、称为mCP]、二[4-(N，N-二甲苯基氨基)苯基]环己烷[以下，称为TAPC]、4，4’，4”-三(9-咔唑基)-三苯胺[以下、称为TCTA]等。
绿色发光材料可采用，三(2-苯基吡啶)铱(III)[以下称为Ir(ppy)3]、三(2-(对甲苯基)吡啶)铱(III)[以下、称为Ir(mppy)3]、双(2-(9，9-二己基芴基)-1-吡啶)(乙酰丙酮)铱(III)[以下、称为Ir(hflpy)(acac)]等、红色发光材料可采用，双(2-甲基二苯并-[f，h]喹喔啉)(乙酰丙酮)铱(III)[以下、称为Ir(MDQ)2(acac)]、三(1-苯基异喹啉)铱(III)[以下、称为Ir(piq)3]等。
包含于红色绿色发光层14a中的空穴传输性主材料，可采用α-NPD、mCP、二[4-(N，N-二甲苯基氨基)苯基]环己烷[以下、称为TAPC]、4，4’，4”-三(9-咔唑基)-三苯胺[以下、称为TCTA]等。
红色绿色发光层中包含的主材料也可是双极性主材料，例如4，4’-双(9-二咔唑基)-2，2’-联苯[以下、称为CBP]等。这里，双极性是指兼具空穴传输性和电子传输性两个性质。
蓝色发光材料可使用1，4-二-[4-(N，N-二苯基)氨基]苯乙烯基-苯[以下、称为DSA-Ph]、4，4’-双(9-乙基-3-咔唑乙烯基)-1，1’-联苯[以下、称为BCzVBi]等。蓝色发光层14c中所包含的电子传输性主材料可使用，4，4-双(2，2-二苯基-乙烯-1-基)联苯[以下、称为DPVBi]、9，10-双(2-萘基)-2-叔丁基蒽[以下、称为TBADN]等。
在红色绿色发光层14a中，绿色发光材料和红色发光材料合计最好占20～40重量％。通过这样的比例，空穴容易流动。另一方面，如果超过40％重量，磷光材料间的浓缩淬灭现象变得显著导致发光效率降低。
为使得发光层内的空穴和电子的载流子平衡，在红色绿色发光层14a和蓝色发光层14c中，可进一步包括电子传输性材料和/或空穴传输性材料。这样通过发光层内载流子平衡，可提高发光效率。
作为现有技术文献提出的非专利文献1中，记载了在蓝色发光层中采用荧光发光材料，红色绿色发光层中采用磷光发光材料的有机电场发光元件中，于蓝色发光层和红色绿色发光层之间设置间隔层的实例。在该元件中，间隔层为能隙较大的电子传输性材料和空穴传输性材料构成的共淀积膜。从而，电子和空穴两种载流子通过间隔层被传输，激子有可能被封闭于发光层中。但是，该元件的外部量子效率较低大约为5％。其原因有，红色绿色发光层中通过磷光发光材料限制空穴，而难以将空穴注入到蓝色发光层。又，由于间隔层为电子传输性材料和空穴传输性材料的混合层，因此载流子的移动度较低，在间隔层内易于生成激基复合物，这也是效率较低的原因之一。进一步的，共淀积膜的制作在工序上也较为复杂。
与之相对的，本实施方式，如上所述的，通过在蓝色发光层和红色绿色发光层之间，插入上述那样具有合适的HOMO-LUMO能量的空穴传输性材料构成的间隔层，可实现有效的载流子传输。又，根据本实施方式的结构，可防止间隔层内的激基复合物的生成。作为其结果，可以高发光效率获得白色发光。进一步的，由于没有共淀积步骤，元件制作的复杂程度也得以减轻。
参考图1，对实施方式涉及的有机电场发光元件的其他部件进行详细说明。
基板11用于支持其他部件。基板11最好是不会因为热或有机溶剂而变质的材料。基板11的材料，例如可以是，无碱玻璃、石英玻璃等无机材料、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺亚胺、液晶聚合物、环烯烃聚合物等塑料、高分子膜、和不锈钢(SUS)、硅等金属基板。为了透光，最好采用由玻璃、合成树脂等构成的透明基板。基板11的形状、构造、大小等没有特别限制，可根据用途、目的等进行适当选择。基板11的厚度只要具有能够足以支持其他部件的强度即可，没有特别限定。
阳极12层叠于基板11上。阳极12将空穴注入到空穴传输层13或发光层14。阳极12的材料只要具有导电性即可，没有特别限定。通常，将透明或半透明的具有导电性材料以真空蒸镀法、溅射法、离子镀法、电镀法、涂布法等成膜。例如，导电性的金属氧化物膜、半透明的金属薄膜等可用作为阳极12。具体来说，采用氧化铟、氧化锌、氧化锡、及其复合物铟锡氧化物(ITO)、掺杂氟的氧化锡(FTO)、铟锌氧化物等构成的导电性玻璃制作的膜(NESA等)、金、白金、银、铜等。特别的，最好是ITO构成的透明电极。又，电极材料也可采用有机导电性聚合物的聚苯胺及其衍生物、聚噻吩及其衍生物等。在为ITO的情况下，阳极12的膜厚最好为30～300nm。比30nm薄的话，导电性下降电阻增大，导致发光效率下降。比300nm厚的话，ITO的弹性丧失，应力作用时会导致裂痕的产生。阳极12可以是单层，也可是不同功函数的材料层的层叠。
空穴传输层13任意配置于阳极12与发光层14之间。空穴传输层13接收来自阳极12的空穴，为具有向发光层侧传输的功能的层。空穴传输层13的材料，例如可采用，作为导电油墨的聚(乙烯二氧噻吩)：聚(苯乙烯.磺酸)[以下、记为PEDOT：PSS]这样的聚噻吩系聚合物，但不限定与此。空穴传输层13的成膜方法只要是形成薄膜的方法即可，没有特别限定，例如可采用旋涂法。空穴传输层13的溶液以所希望的膜厚涂布之后，通过热板等加热干燥。涂布溶液也可采用预先通过过滤器过滤的。
电子传输层15任意层叠于发光层14上。电子传输层15接收来自电子注入层16的电子，为具有向发光层14传输功能的层。电子传输层15的材料可采用，例如，三[3-(3-吡啶基)-均三甲苯基]甲硼烷[以下、记为3TPYMB]、三(8-羟基喹啉)铝络合物(Alq3)、4，7-二苯基-1，10-菲绕啉(BPhen)等，但不限于此。电子传输层15通过真空蒸镀法、涂布法等成膜。
电子注入层16任意地层叠于电子传输层15上。电子注入层16接收来自阴极17的电子，为具有向电子传输层15或发光层14注入功能的层。电子注入层16的材料例如可以是，CsF、LiF等、但不限于此。电子注入层16通过真空蒸镀法、涂布法等成膜。
阴极17层叠于发光层14(或，电子传输层15或者电子注入层16)上。阴极17对发光层14(或，电子传输层15或者电子注入层16)注入电子。通常、将透明或半透明的具有导电性的材料以真空蒸镀法、溅射法、离子镀法、电镀法、涂布法等成膜。电极材料可以是导电性的金属氧化物膜、金属薄膜等。阳极12以较高的功函数的材料形成时，阴极17最好采用功函数低的材料。功函数低的材料例如有，碱金属、碱土金属等。具体的例如有，Li、In、Al、Ca、Mg、Na、K、Yb、Cs等。
阴极17也可为单层，也可为由不同功函数的材料层层叠而成。又，也可采用两种以上金属的合金。作为合金的实例，例如有锂-铝合金、锂-镁合金、锂-铟合金、镁-银合金、镁-铟合金、镁-铝合金、铟-银合金、钙-铝合金等。
阴极17的膜厚最好为10～150nm。膜厚比上述范围薄的话，电阻会变得太大。膜厚较厚时，阴极17需要长时间来成膜，会对相邻层造成损伤导致性能劣化。
以上，对在基板上层叠阳极、相反侧配置阴极的结构的有机电场发光元件进行了说明，但也可以在阴极侧配置基板。又，蓝色发光层和红色绿色发光层的位置也可互换，得到同样的效果。
<第2实施方式>
参考图3对本发明第2实施方式进行说明。图3为第2实施方式涉及的有机电场发光元件的能级图。
红色绿色发光层14a为具有空穴传输性的主材料中掺杂红色磷光发光材料和绿色磷光发光材料的结构。蓝色发光层14c为具有电子传输性的主材料中掺杂蓝色荧光发光材料的结构。
间隔层14b具有防止能量从蓝色发光层14c移动到红色绿色发光层14a的作用，由电子传输性材料构成。构成间隔层14b的电子传输性材料为单一材料，间隔层14b包含有空穴传输性材料。
一旦对有机EL元件施加电压，则电子从阴极注入，并通过电子传输层15移动到发光层。注入到蓝色发光层14c的电子，通过包含于蓝色发光层14c的具有电子传输性的主材料和构成间隔层14b的电子传输性材料，一直移动到间隔层14b与红色绿色发光层14a的界面。在本实施方式中，包含于蓝色发光层14c的具有电子传输性的主材料的LUMO与构成间隔层14b中的电子传输性材料的LUMO大致在同样的能量等级。因此，电子顺畅地从蓝色发光层14c移动到间隔层14b。包含于蓝色发光层14c的具有电子传输性的主材料的LUMO与构成间隔层14b的电子传输性材料的LUMO的能量差最好在±0.3eV范围内。为了更加顺畅地使电子移动，最好电子传输层15中的电子传输性材料的LUMO，与包含于蓝色发光层14c的电子传输性材料和构成间隔层14b的电子传输性材料的LUMO也最好相近。
另一方面，空穴从阳极注入。注入的空穴通过空穴传输层13向发光层移动。注入到红色绿色发光层14a的空穴，通过红色绿色发光层14a中包含的具有空穴传输性的主材料，行进到红色绿色发光层14a与间隔层14b的界面，但由于间隔层14b由电子传输性材料构成，此界面积蓄空穴。但是为了得到全部的红色、绿色和蓝色的发光，需要使红色绿色发光层14a与间隔层14b的界面，以及蓝色发光层14c与间隔层14b的界面分别产生激子。从而，需要使红色绿色发光层14a与间隔层14b的界面所积蓄的电子通过间隔层14b移动到间隔层14b与蓝色发光层14c的界面。
在本实施方式中，间隔层14b的膜厚为3～5nm。通过将间隔层14b形成为这样的厚度，红色绿色发光层14a与间隔层14b界面所积蓄的空穴，能够根据穿隧效应移动到间隔层14b与蓝色发光层14a的界面。结果，红色绿色发光层14a与间隔层14b的界面，以及蓝色发光层14c与间隔层14b的界面可分别生成激子，从而可获得由红色、绿色和蓝色三色光构成的白色发光。
又，构成间隔层14b的电子传输性材料的HOMO-LUMO能隙，比包含于蓝色发光层14c的蓝色发光材料的HOMO-LUMO能隙要大。因此，如上述第一实施方式所说明的那样，为了有效地阻隔能量从蓝色发光层朝向红色绿色发光层移动，构成间隔层14b的电子传输性材料的HOMO-LUMO能隙最好为2.7eV以上。
构成间隔层14b的电子传输性材料，例如可采用，1，3-双(2-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑-5-基)苯[以下、称为OXD-7]、4，7-二苯基-1，10-菲绕啉[以下、称为Bphen]、双(2-甲基-8-羟基喹啉)-4-(苯基苯酚)铝[以下、称为BAlq]等。
作为绿色发光材料，可采用三(2-苯基吡啶)铱(III)[以下、称为Ir(ppy)3]、三(2-(对甲苯基)吡啶)铱(III)[以下、称为Ir(mppy)3]、双(2-(9，9-二己基芴基)-1-吡啶)(乙酰丙酮)铱(III)[以下、称为Ir(hflpy)(acac)]等；作为红色发光材料，可使用双(2-甲基二苯并-[f，h]喹喔啉)(乙酰丙酮)铱(III)[以下、称为Ir(MDQ)2(acac)]、三(1-苯基异喹啉)铱(III)[以下、称为Ir(piq)3]等。
红色绿色发光层14a中包含的空穴传输性主材料可使用，例如α-NPD、mCP、二[4-(N，N-二甲苯基氨基)苯基]环己烷[以下、称为TAPC]、4，4’，4”-三(9-咔唑基)-三苯胺[以下、称为TCTA]等。包含于红色绿色发光层14a的主材料也可是双极性主材料，例如使用4，4’-双(9-二咔唑基)-2，2’-联苯[以下、称为CBP]等。
蓝色发光材料可采用1，4-二-[4-(N，N-二苯基)氨基]苯乙烯基-苯[以下、称为DSA-Ph]、4，4’-双(9-乙基-3-咔唑乙烯基)-1，1’-联苯[以下、称为BCzVBi]等。蓝色发光层14c所包含的电子传输性主材料可采用，4，4-双(2，2-二苯基-乙烯-1-基)联苯[以下、称为DPVBi]、9，10-双(2-萘基)-2-叔丁基蒽[以下、称为TBADN]等。
在蓝色发光层14c中，蓝色最好占20～40重量％。通过这样的比例，电子容易流动。另一方面，如果超过40％重量，磷光材料间的浓缩淬灭现象变得显著导致发光效率降低。
为了发光层内的空穴和电子载流子平衡，在红色绿色发光层和蓝色发光层中，进一步包括电子传输性材料和/或空穴传输性材料。这样，通过使得发光层内的载流子平衡，可提高发光效率。
对于其他部件，与实施方式1相同。在实施方式2中可得到与实施方式1相同的效果。
作为上述说明的有机电场发光元件的用途的一例。举出显示装置和照明装置的实例。图4是显示实施方式涉及的显示装置的电路图。
图4所示的显示装置20中，各个像素21设置在横向的控制线(CL)和纵向的信号线(DL)配置成阵列状的电路中。像素21包括发光元件25和有连接于发光元件25的薄膜晶体管(TFT)26。TFT26的一端连接于控制线，另一端连接于信号线。信号线连接于信号线驱动电路22。又，控制线连接于控制线驱动电路23。信号线驱动电路22和控制线驱动电路23通过控制器24控制。
图5是显示实施方式涉及的照明装置的截面图。
照明装置100具有在玻璃基板101上、依次层叠阳极107、有机EL层106、和阴极105的结构。密封玻璃102配置为覆盖阴极105，利用UV粘结剂104进行固定。密封玻璃102的阴极105侧的面上设有干燥剂103。
【实施例】
<实施例1>
间隔层采用空穴传输性材料，如下制作有机EL元件。
在玻璃基板上通过真空蒸镀形成ITO(铟锡氧化物)构成的厚度为100nm的透明电极作为阳极。作为空穴传输层的材料，将α-NPD和TCTA通过真空蒸镀依次成膜、形成厚度40nm与20nm的合计60nm的空穴传输层。作为红色绿色发光层的材料，可采用双极性主材料的CBP、作为绿色发光材料的Ir(hflpy)(acac)、作为红色发光材料的Ir(piq)3。控制蒸镀速度，使其重量比为69.6∶30∶0.4，采用真空蒸镀装置在空穴传输层上共淀积，成为厚度25nm的红色绿色发光层。绿色发光材料的HOMO为5.2eV、红色发光材料的HOMO为5.2eV。
接着，在红色绿色发光层上形成间隔层形成。间隔层的材料采用空穴传输性材料α-NPD。α-NPD是HOMO为5.4eV、LUMO为2.3eV的材料。间隔层采用真空蒸镀装置蒸镀于红色绿色发光层上。
接着，在间隔层上形成蓝色发光层。包含于蓝色发光层的电子传输性主材料采用DPVBi、蓝色发光材料采用DSA-Ph。控制蒸镀速度，使其重量比为95∶5，采用真空蒸镀装置将其共淀积于间隔层上、形成厚度7.5nm的蓝色发光层。又，蓝色发光材料的HOMO为2.7eV、LUMO为5.4eV。
接着，在蓝色发光层上形成电子传输层。首先，通过真空蒸镀装置蒸镀3TPYMB、形成厚度40nm的电子传输层。然后，通过在其上真空蒸镀氟化锂，形成厚度0.5nm的电子传输层。之后，通过在电子传输层上真空蒸镀铝，形成厚度150nm的阴极。
<比较例1>
除了采用空穴传输性材料mCP作为间隔层的材料，其他与实施例1相同地进行有机EL元件的制作。
<比较例2>
除了采用表现为双极性、具有空穴传输能力的CBP作为间隔层的材料，其他与实施例1相同地制作有机EL元件。
<试验例1>
实施例1中所制作的有机EL元件的间隔层厚度在2.0～6.0nm之间变化、分别比较其发光特性。
首先，对发光波长和发光强度进行研究，采用积分球、源表(吉时利株式会社制造的2400源表)和多通道分光器(浜松光子株式会社制造多通道分光器C10027)构成的绝对量子效率测定装置(浜松光子株式会社制造)进行测定，其结果如图6所示。
450～500nm处所见的波峰为，显示蓝色和绿色发光的波峰，600nm附近所见的波峰为显示红色发光的波峰。随着间隔层的减薄，450～500nm附近所见到的波峰有所減少，相反的，如果间隔层变厚，600nm附近所见的波峰有所減少。间隔层的厚度为2.0nm时，则450～500nm所见的显示蓝色和绿色的发光的波峰几乎消失，间隔层的厚度为6.0nm时，600nm附近所见的显示红色发光的波峰几乎消失，因此，间隔层的厚度为2.0nm和6.0nm时，可确认其颜色再现性恶化。与之相对的，间隔层的厚度为3.0～5.0nm时，450～500nm和600nm付近见到波峰，因此通过使得间隔层的厚度为3.0～5.0nm，可确认颜色再现性良好。尤其是为4.0nm时，清楚地看到450～500nm付近和600nm付近的波峰，可知能获得特别完美的白色发光。
进一步的，对发光效率、电力效率、色度、平均显色评分(Ra)、和外部量子效率也进行比较。发光效率、电力效率、色度、平均显色评分(Ra)、外部量子效率通过浜松光子株式会社制造的绝对量子效率测定装置进行测定。
其结果如表1所示。
【表1】
Figure BDA0000089565650000111
由表1可知，间隔层的厚度在2.0nm到3.0nm之间以及在5.0nm到6.0nm之间，各自发光效率几乎没有差别，但是3.0nm～5.0nm之间的发光效率变化较大。尤其是，当间隔层的厚度为4nm时，Ra为77，可知能够获得完美的白色光。又，间隔层的厚度为4nm时的外部量子效率为11.4％，这一值接近在磷光发光层和荧光发光层两层产生激子时的外部量子效率的上限12.5％。
<试验例2>
对实施例1、比较例1和比较例2涉及的有机EL元件，分别对电致发光(EL)光谱进行测定，其结果如图7所示。
将具有在磷光材料的HOMO即5.2eV附近的5.4eV的HOMO的α-NPD用作间隔层材料时，获得白色发光(实施例1)。与之相对的，将HOMO分别为5.8eV和6.3eV的mCP和CBP作为间隔层的材料时，只能得到绿色和红色发光(比较例1和2)。这是因为，当采用mCP和CBP作为间隔层的材料时，间隔层的HOMO过深，空穴无法到达蓝色发光层与间隔层的界面。
<实施例2>
间隔层中采用电子传输性材料，如下制造有机EL元件。
玻璃基板上，真空蒸镀形成ITO(铟锡氧化物)构成的厚度100nm的透明电极，作为阳极。空穴传输层和红色绿色发光层与实施例1一样都采用相同材料制作。
接着，在红色绿色发光层上形成间隔层。间隔层的材料采用电子传输性材料OXD-7。OXD-7是HOMO为6.4eV、LUMO为2.9eV的材料。间隔层由真空蒸镀装置蒸镀于红色绿色发光层上，厚度为5nm。
接着，在间隔层上形成蓝色发光层、电子传输层，和阴极。所使用的材料、和制作方法与实施例1相同。
<试验例3>
测定实施例2涉及的有机EL元件的EL光谱的结果如图8所示。测定通过多通道分光器C10027(浜松光子株式会社制造)进行。EL光谱表示红绿蓝(RGB)三波长的发光，即使间隔层中采用电子传输性材料也可获得白色发光。
根据上述实施方式或实施例，在蓝色发光层中采用荧光发光材料，红色绿色发光层中采用磷光发光材料的有机电场发光元件中，可获得高发光效率的白色发光。
虽然说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式只是作为实例被提出，并不是用于限定发明的范围。这些实施方式能够以其它各种各样的形态来实施，在不脱离发明的要旨的范围内，可以进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围、主旨内，同样也包含于记载于专利权利要求书的发明及其同等的范围内。

Claims (8)

1.一种有机电场发光元件，其具有：相互隔离配置的阳极和阴极；在所述阳极和所述阴极之间相互分离而配置的、所述阳极侧的红色绿色发光层和所述阴极侧的蓝色发光层；以及配置在所述红色绿色发光层与所述蓝色发光层之间的、防止能量从所述蓝色发光层向所述红色绿色发光层移动的、由空穴传输性材料构成的间隔层，其特征在于，
所述红色绿色发光层包括具有空穴传输性的主材料、红色磷光发光材料和绿色磷光发光材料，所述蓝色发光层包括具有电子传输性的主材料和蓝色荧光发光材料；
所述红色磷光发光材料和所述绿色磷光发光材料的HOMO与所述间隔层中的所述空穴传输性材料的HOMO大致为同样能量等级，
所述间隔层中的所述空穴传输性材料的HOMO-LUMO间的能隙比所述蓝色荧光发光材料的HOMO-LUMO间的能隙大，
所述间隔层的厚度为3～5nm。
2.如权利要求1所述的有机电场发光元件，其特征在于，所述绿色磷光发光材料和所述红色磷光发光材料的HOMO与所述间隔层中所述空穴传输性材料的HOMO的能量差为±0.3eV以内，所述间隔层中空穴传输性材料的HOMO-LUMO间的能隙为2.7eV以上。
3.如权利要求1所述的有机电场发光元件，其特征在于，所述红色绿色发光层中，所述红色磷光发光材料和所述绿色磷光材料合计占20～40重量％。
4.一种有机电场发光元件，其特征在于，其具有：相互分离配置的阳极和阴极；在所述阳极和所述阴极之间相互分离配置的、所述阳极侧的红色绿色发光层和所述阴极侧的蓝色发光层；以及配置在所述红色绿色发光层与蓝色发光层之间的、防止能量从所述蓝色发光层向所述红色绿色发光层移动的、由电子传输性材料构成的间隔层，其特征在于，
所述红色绿色发光层包括具有空穴传输性的主材料、红色磷光发光材料和绿色磷光发光材料，所述蓝色发光层包括具有电子传输性的主材料和蓝色荧光发光材料；
所述蓝色发光材料中具有所述电子传输性的主材料的LUMO与所述间隔层中的所述电子传输性材料的LUMO大致为同样能量等级，
所述间隔层中所述电子传输性材料的HOMO-LUMO间的能隙比所述蓝色荧光发光材料的HOMO-LUMO间的能隙大，
所述间隔层的厚度为3～5nm。
5.如权利要求4所述的有机电场发光元件，其特征在于，所述蓝色发光层中所述具有电子传输性的主材料的LUMO与所述间隔层中所述电子传输性材料的LUMO的能量差为±0.3eV以内，所述间隔层中电子传输性材料的HOMO-LUMO间的能隙为2.7eV以上。
6.如权利要求4所述的有机电场发光元件，其特征在于，所述蓝色发光层中，所述蓝色荧光发光材料占20～40重量％。
7.一种显示装置，其特征在于，其具有如权利要求1或4所述的有机电场发光元件。
8.一种照明装置，其特征在于，其具有如权利要求1或4所述的有机电场发光元件。
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